Cartographie et la délimitation des inondations

Contexte général

Les inondations constituent un phénomène naturel du cycle hydrologique. Elles s'avèrent nécessaires pour renouveler la fertilité du sol, car elles déposent périodiquement de nouveaux nutriments et des sédiments fins. Mais elles peuvent aussi causer la perte de vies, la destruction temporaire d'habitats sauvages et des dommages permanents aux infrastructures urbaines et rurales. Des inondations fluviales peuvent être causées par l'endommagement des barrages humains ou naturels, la fonte catastrophique de la neige ou la glace, la pluie, l'engorgement des rivières par la glace et le ruissellement excessif de l'eau de fonte au printemps.

Pourquoi la télédétection?

Les techniques de télédétection sont utilisées pour mesurer et effectuer le suivi de la superficie de l'inondation, pour orienter les secours de façon efficace et pour fournir des évaluations quantifiables sur l'étendue des terres et des infrastructures touchées. L'incorporation des données de télédétection dans un SIG permet le calcul et l'évaluation rapides des niveaux d'eau, des dommages et des régions en danger d'inondation. Les agences de prévision d'inondations, les compagnies hydroélectriques, les organismes de conservation, les urbanistes, les organismes de secours d'urgence et les compagnies d'assurance utilisent tous ce type de données. L'identification et la cartographie des plaines alluviales, des chenaux de rivières abandonnés et des méandres sont importantes pour la planification des réseaux de transports.

Exigences des données

Plusieurs utilisateurs des données de télédétection ont besoin d'information durant une crise; ils ont donc besoin de données en temps réel. Le délai de traitement et de livraison est moins important pour les utilisateurs qui travaillent dans la modélisation hydrologique, dans les études d'étalonnage et de validation, dans l'évaluation des dommages, et dans la planification de moyens d'atténuation des inondations. Les inondations sont habituellement de courte durée et surviennent généralement durant des périodes de mauvais temps; les capteurs optiques qui normalement produisent l'information utile pour cette application, deviennent alors inutiles, car ils ne peuvent pénétrer la couche nuageuse. Pour cette raison, des capteurs actifs RSO sont particulièrement importants pour la surveillance des inondations. RADARSAT, en particulier, offre un intervalle très court entre le moment d'acquisition des données et la livraison au client. Les données RSO permettent de bien discerner les surfaces de terre des surfaces d'eau, ce qui permet la cartographie rapide des limites de l'étendue des inondations. Les données RSO sont encore plus utiles quand elles sont intégrées à une image acquise avant l'inondation puis présentées dans un SIG contenant l'information cadastrale et les réseaux routiers.

Le Canada et les autres pays

Les exigences pour cette application sont semblables pour tous les pays. Les inondations peuvent survenir partout dans le monde, sur les côtes ou à l'intérieur des terres, et les conditions pour l'acquisition d'images sont semblables. Le radar facilite la différenciation entre l'eau et la terre, et est une source fiable d'images.

Étude de cas

En 1997, l'inondation canadienne la plus importante du vingtième siècle envahissait les terres et les villes des États du Minnesota, du Dakota du Nord et de la province du Manitoba. En date du 5 mai, 25 000 résidants avait été évacués, et 10 000 autres étaient en état d'alerte. Le bassin de la rivière Rouge, partant des États-Unis et s'écoulant vers le nord au Canada, a reçu une quantité exceptionnelle de neige au courant de l'hiver et aussi, beaucoup de pluie au mois d'avril. Ces deux facteurs, combinés à la direction d'écoulement qui entraîne l'eau vers des régions plus froides et le terrain très plat au-delà de la plaine alluviale, ont causé une inondation record qui infligea des dommages importants aux habitations et aux propriétés, et causa la perte de faune et de bétail. Pendant plusieurs semaines, les équipes des secours, les résidants de la région et les médias ont surveillé l'étendue de l'inondation, assistés par des techniques de la télédétection. Il était impossible d'imaginer l'envergure de l'inondation à partir du sol, et même les vidéos et les photographies aériennes n'étaient pas en mesure d'en montrer l'étendue totale. Mais les images satellitaires ont illustré la progression de l'inondation qui prenait d'abord la forme d'un ruban de 200 mètres de largeur et se terminait par une mer large de 40 km. Les villes protégées par les digues de sacs de sables paraissaient comme des îles dans la nouvelle "Mer Rouge". Plusieurs autres localités ne s'en sont pas aussi bien tirées, et de nombreux propriétaires de maisons et de commerces y ont tout perdu.

Les propriétaires des maisons, des commerces et des fermes endommagés ou détruites par l'eau ont réclamé des indemnités à leurs compagnies d'assurance. Les compagnies d'assurance ont eu recours aux données de télédétection délimitant l'étendue des inondations et aux bases de données des SIG pour identifier rapidement qui avait été directement touché et pouvait avoir droit aux compensations financières. Les gestionnaires des villes touchées ou menacées ont aussi utilisé les images pour étudier les sites où le renforcement ou la construction de nouvelles digues était nécessaire, ainsi que pour la planification résidentielle.

Les images des satellites RADARSAT et NOAA-AVHRR ont bien illustré l'échelle et l'envergure de l'inondation. Le capteur AVHRR à bord du satellite NOAA a fourni un aperçu à petite échelle de toute la région inondée, des lacs Manitoba et Winnipeg jusqu'aux frontières du Dakota du Nord et du Sud. Quelques-unes des meilleures images ont été acquises durant la nuit, dans les longueurs d'ondes de l'infrarouge thermique. La terre sèche et froide paraît en tons plus foncés, tandis que l'eau (A), un peu plus chaude, paraît en blanc. Des digues artificielles, telle la digue de Brunkild (B), ont été construites rapidement pour prévenir l'écoulement de l'eau dans la partie sud de la ville de Winnipeg. Cette dernière (C) n'est pas facilement discernable sur l'image, mais on peut voir le canal de déviation (D), à l'est de la ville car il est rempli d'eau. Ce canal a été conçu pour détourner l'excès d'eau de la rivière Rouge à l'extérieur des limites de la ville, mais le canal n'a pu contenir tout le volume d'eau, il y a eu refoulement et l'eau s'est répandue sur les plaines.

La capacité de RADARSAT d'acquérir des images durant la nuit et les journées nuageuses et sa sensibilité aux différences entre la terre et l'eau lui ont permis de produire d'excellentes images de l'inondation. Sur cette image, l'eau (A) entoure complètement le village de Morris (B) que nous voyons comme un point brillant entouré d'eau foncée. Les régions inondées paraissent très foncées sur l'image, car l'eau ne retourne pas beaucoup de rayonnement incident vers le capteur. La ville possède cependant plusieurs réflecteurs angulaires (les bâtiments) qui retournent une bonne partie de l'énergie incidente vers le capteur.

Les voies de circulation sont encore visibles. On remarque une voie ferrée surélevée (C) allant du sud-ouest au nord-est. Les fermes qui n'ont pas été inondées (D) produisent une rétrodiffusion très variable, causée par le taux d'humidité dans le sol et la rugosité de la surface.

Le saviez-vous?

Il vaut la peine de vous attarder aux caractéristiques de polarisation des images radars dont vous faites l'acquisition. Par exemple, si vos désirez cartographier l'étendue d'une inondation, la polarisation HH (transmission horizontale et réception horizontale) est un meilleur choix que la polarisation VV (transmission verticale et réception verticale). L'image HH montrera un contraste beaucoup plus fort entre ces deux éléments, ce qui permet une meilleure précision de la cartographie résultante.